冰蓄冷空调系统的模拟与优化_secret
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74|CHINA HOUSING FACILITIES752014.06|电力需求量,使得运行成本最低,但蓄冷设备的容量较大,初投资较高,一般适用于白天供冷时间较短的场合,因而应用较少。
(2)部分负荷蓄冷:制冷机在夜间电力低谷时段储存一部分冷量,在白天电力高峰时段,由制冷机和蓄冰装置联合供应冷负荷的需要。
这种策略与全负荷蓄冷相比,减少了蓄冰装置以及制冷机的容量,可以实现最少的初投资和最短的投资回收期,因而被广泛应用。
3.2.2冰蓄冷系统流程冰蓄冷系统按照双工况制冷机组和蓄冰装置之间的连接关系进行分类,可分为并联系统和串联系统,串联系统中按照制冷机组与蓄冰装置相对位置前后不同,又分为主机上游串联系统和主机下游串联系统,如图1~3所示。
图1中,蓄冰装置与制冷机并联连接,二者均处在高温(进口温度8~11℃)端,入口溶液温度相同,能均衡发挥制冷机组和蓄冰装置的效率。
在并联方式下,制冷机组与蓄冰装置分别处于相对独立的环路中,操作控制简单灵活,但不适用于温差大于6℃的系统。
图2中,双工况主机位于蓄冰装置的上游,在溶液循环回路中,回液先经双工况主机冷却后,再经蓄冰装置释冷冷却至空调负荷要求的供冷温度。
制冷机处于高温端,其运行效率较高,能耗较低,而蓄冰装置处于低温端,融冰效率低。
图3中,双工况主机位于蓄冰装置的下游,即回液先经过蓄冰装置释冷冷却后,再经制冷机组冷却至空调负荷要求的供冷温度。
制冷机处于低Facilities Technology温端,制冷效率低,但蓄冰装置处于高温端,融冰效率高。
并联系统与串联系统相比较,串联系统有以下优点。
(1)串联系统流程简单,布置紧凑。
(2)串联系统输出温度较为稳定,易实现系统的稳定运行。
(3)串联系统可提供较大温差(≥7℃)供冷,蓄冰系统出水温度低,更适合用于低温送风系统。
(4)自控系统比较容易实现,维护管理简单。
综合以上比较,我们通常采用的冰蓄冷模式为部分负荷蓄冰、制冷机位于上游的串联系统,但在实际工程中,需要根据具体条件具体分析,结合建筑物的特性、电费结构、系统的初投资、运行费用及运行的安全性等进行综合考虑,合理设计选择。
冰蓄冷空调系统的应用与经济分析1. 引言1.1 冰蓄冷空调系统介绍冰蓄冷空调系统是一种利用冰的蓄冷效应来降低空调系统运行能耗的节能技术。
通常在夜间电力供应较为充裕时,利用低峰电力时段制冷,将水制成冰块并存储起来。
白天高峰电力时段,通过冰蓄冷系统释放存储的冰块来提供冷却效果,从而降低空调系统的电能消耗。
冰蓄冷空调系统不仅可以减少耗电量,还可以优化电力利用效率,降低用电峰值,减少供电紧张情况发生的可能性。
冰蓄冷空调系统适用于各类建筑物,包括商业建筑、办公楼、酒店、医院等。
它不仅可以为建筑物提供舒适的室内环境,还可以降低空调系统的运行成本,节约能源资源。
由于冰蓄冷空调系统具有节能环保的特点,受到了越来越多企业和政府机构的重视和推广。
通过合理规划和设计,冰蓄冷空调系统可以有效地提高建筑物的能源利用效率,同时降低运行成本,为企业和社会带来可观的经济效益和环境效益。
1.2 冰蓄冷空调系统的优势1. 节能环保:冰蓄冷空调系统采用冷冻水进行储存和循环利用,相比传统空调系统,具有更高的能效比和节能效果。
在峰电时段利用低成本的电力制冷水,然后在用冷却的过程中,据需求释放制冷水中的冷量,降低建筑物的负荷需求,从而有效降低了建筑物的全年度电力需求。
2. 调峰平谷:冰蓄冷空调系统可以根据电网的峰谷电价差异,合理利用低谷时段的电力进行制冷水的储存,从而在高峰时段减少电力需求,降低用电成本。
3. 稳定性强:冰蓄冷空调系统储存的冷水可以提供长时间的稳定制冷效果,避免了传统空调系统频繁启停带来的温度波动,提高了室内舒适度。
4. 声音低:由于制冷机组设在噪音较大的低谷时段运行,采用隔音的冰箱组,可以有效降低室内外的噪音污染。
2. 正文2.1 冰蓄冷空调系统的原理冰蓄冷空调系统的原理是利用冰的蓄冷储能特性,在夜间低峰期通过制冷机组将水冷却至冰点以下并冻结成冰块,然后将这些冰块储存在特殊设计的冰块储存装置中。
白天高峰期,空调系统需要制冷时,冰块被融化而释放出储存的冷量,冷水通过冰块储存装置输送至空调系统的蒸发器,实现空调系统的制冷作用。
冰蓄冷空调的系统设计及节能优化措施(全文)模板一:冰蓄冷空调的系统设计及节能优化措施一:引言冰蓄冷空调系统是一种先进的节能环保技术,广泛应用于建筑物的空调系统中。
本文将详细介绍冰蓄冷空调系统的系统设计和节能优化措施。
二:冰蓄冷空调系统的原理1. 概述冰蓄冷空调系统利用夜间电力溢价时段,通过将低温蓄冷剂储存为冰块,然后在白天高峰用电时段,利用冰块的蓄冷效果制冷,从而实现节能的目的。
2. 系统组成冰蓄冷空调系统主要由以下组成部分组成:- 蓄冷装置:用于储存冰块的蓄冷装置,包括冰蓄冷槽、冷却设备等。
- 制冷蒸发器:用于吸收室内热量并进行制冷的设备。
- 冷凝器:用于将制冷剂释放出去,使其重新循环的设备。
- 制冷剂循环系统:负责将制冷剂在各个设备之间循环运行的系统。
- 控制系统:负责控制冰蓄冷空调系统的运行和节能优化的系统。
三:冰蓄冷空调系统的设计要点1. 冰蓄冷槽的设计- 冰蓄冷槽的尺寸和容量应根据建筑物的需求和制冷负荷进行合理设计。
- 冰蓄冷槽的材料应选用具有良好保温性能和强度的材料,以减少冷量的损失。
2. 制冷蒸发器的设计- 制冷蒸发器的选型应根据建筑物的使用场所和制冷需求进行选择。
- 制冷蒸发器的数量和布置应根据建筑物的结构和建筑物内部气流的要求进行合理设计。
3. 冷凝器的设计- 冷凝器的选型应考虑制冷剂的特性和建筑物的冷却需求。
- 冷凝器的热交换面积应根据制冷负荷和建筑物冷却需求进行合理计算和设计。
4. 控制系统的设计- 控制系统应具备实时监测和控制的功能,以实现冰蓄冷空调系统的智能化和自动化控制。
- 控制系统的算法应考虑建筑物的使用情况和能耗数据,优化冰蓄冷空调系统的节能效果。
四:冰蓄冷空调系统的节能优化措施1. 蓄冷装置的优化- 进一步提高蓄冷装置的保温性能,减少冷量的损失。
- 优化冷却设备的设计和运行方式,提高能效和性能。
2. 制冷蒸发器的优化- 优化制冷蒸发器的传热效果,提高制冷效率。
- 选择高效制冷剂,减少制冷剂的损失和能耗。
冰蓄冷空调系统的优化设计与实践冰蓄冷空调系统的优化设计与实践冰蓄冷空调系统是一种以蓄冷剂制冷的空调系统,它可以通过在夜间利用电力较为廉价的时段制冷并将冷量储存到冰蓄冷剂中,然后在白天高峰时段释放冷量,提供舒适的室内温度。
为了实现冰蓄冷空调系统的优化设计与实践,我们可以按照以下步骤进行:第一步:需求分析在开始设计冰蓄冷空调系统之前,我们需要对目标使用场所的需求进行全面的分析。
这包括室内温度要求、制冷负荷峰值等信息。
通过了解需求,我们可以确定系统所需的制冷量、制热量以及每天储存和释放的冷量。
第二步:设计系统根据需求分析的结果,我们可以开始设计冰蓄冷空调系统。
这需要考虑到以下几个方面:1. 冰蓄冷剂的选择:选择适合的冰蓄冷剂,可以储能效果更好。
一般而言,常见的冰蓄冷剂有水和盐水混合物等。
2. 蓄冷设备的设计:设计合适的蓄冷设备,包括蓄冷槽、蓄冷罐等,用于储存制冷量。
这些设备需要具备良好的绝热性能,以减少能量的损失。
3. 制冷机组的选型与布置:根据制冷负荷和制冷剂的需求,选择合适的制冷机组,并合理布置在使用场所。
4. 控制系统的设计:设计一个智能化的控制系统,用于监测室内温度、制冷负荷等参数,并根据需求控制制冷机组的运行,实现冷量的储存和释放。
第三步:实施与优化在系统设计完成后,我们需要进行实施和优化。
这包括以下几个方面:1. 安装调试:将设计好的冰蓄冷空调系统进行实施安装,并进行全面的调试,确保系统的各个组成部分正常工作。
2. 运行监测:在实际运行过程中,需要对冰蓄冷空调系统进行监测和评估,收集运行数据并进行分析。
根据实际情况,对系统进行优化调整,提高能源利用率和系统性能。
3. 维护管理:定期对冰蓄冷空调系统进行维护保养,清洁设备、更换零部件等,确保系统的稳定运行。
第四步:经济评估对于冰蓄冷空调系统的优化设计与实践,还需要进行经济评估。
这包括成本投入、节能效果和回报周期等方面的考虑。
通过经济评估,我们可以判断冰蓄冷空调系统是否具有可行性,并根据评估结果做出相应调整。
制冷空调系统中的性能评估及优化研究随着人们生活水平的提高、气温的升高,制冷空调系统的需求越来越大。
而制冷空调系统的性能评估及优化研究,对于提高制冷空调技术的性能和节能是非常重要的。
制冷空调系统是由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四个主要部分组成的。
在制冷空调系统中,制冷剂是通过不同的状态变化来完成制冷作用的。
因此,性能评估和优化的研究需要考率不同的因素,例如制冷剂的选择、系统的泄漏情况、蒸发器的设计等。
首先,制冷剂的选择是非常重要的。
制冷剂的选择需要考虑其热力学性质和大气环境的影响。
一些常见的制冷剂会对大气层产生负面的影响,因此需要选择环保型、低温制冷剂。
同时,制冷剂的选择也和制冷空调系统的性能有关,一些制冷剂的制冷效果优秀,但系统的制冷量成本高,因此需要在成本和性能之间进行权衡。
其次,制冷空调系统的泄漏情况也非常重要。
制冷系统中的泄漏会导致制冷能力降低,同时也会对大气层产生负面影响。
因此,在性能评估和优化研究时,需要采取有效的泄漏控制措施,例如进行定期检查和维护,以及采用特殊的泄漏检测设备。
最后,制冷系统中蒸发器的设计也是非常重要的。
蒸发器的设计需要考虑制冷系统中的制冷效率和成本。
同时,在性能评估和优化研究时,还需要根据不同的机器性能和使用环境,对蒸发器的设计进行合理的调整,以达到最佳的制冷效果,并且降低能耗和成本。
综合来看,制冷空调系统的性能评估及优化研究是非常重要的,可以帮助制冷空调技术提高性能和节能水平。
在实际应用中,制冷空调技术研究人员需要根据不同的需求和环境,对系统的性能评估和优化研究进行细致、全面的考虑,以达到最佳的制冷效果,同时更好的满足使用者的需求。
冰蓄冷系统效果模拟冰蓄冷系统效果模拟冰蓄冷系统是一种利用冰的蓄冷效果来实现空调制冷的技术。
该系统可以在低峰电力供应时段蓄积大量冰块,然后在高峰时段使用这些冰块来提供制冷效果,从而减轻电力负荷和能源消耗。
以下是一个关于冰蓄冷系统效果模拟的步骤思路:第一步:收集数据首先,需要收集一些相关的数据,比如室内外温度、湿度、电力负荷曲线、制冷需求等。
这些数据可以通过传感器、仪表或者气象站来获取。
第二步:建立模型根据收集到的数据,建立一个综合性的数学模型。
这个模型应该考虑到室内外温度差、系统循环效率、冰块蓄积速度等因素,并能够预测在不同条件下冰蓄冷系统的制冷效果。
第三步:模拟运行利用建立好的模型,进行冰蓄冷系统的效果模拟运行。
根据室内外温度、湿度以及制冷需求等参数,模拟系统在不同时间段的运行状态,包括冰块的蓄积和使用过程。
第四步:分析结果根据模拟运行的结果,进行效果分析。
比如,冰蓄冷系统在高峰时段能否满足制冷需求,是否能减轻电力负荷,以及系统的能效比等。
第五步:优化设计根据分析结果,对冰蓄冷系统进行优化设计。
可以调整系统的参数,比如冰蓄容量、循环效率等,以提升系统的制冷效果和能源利用效率。
第六步:验证实验将优化设计的参数应用到实际系统中,并进行验证实验。
通过对比实验数据和模拟结果,评估优化设计的效果和可行性。
第七步:改进和应用根据验证实验的结果,对系统进行改进,进一步提高冰蓄冷系统的性能。
对于已经投入使用的系统,可以根据模拟结果和实际运行情况进行优化调整,以获得更好的节能效果。
通过以上的步骤思路,可以对冰蓄冷系统的效果进行模拟和评估,为系统的设计、优化和改进提供科学依据。
这将有助于提高空调制冷的能源利用效率,降低对环境的影响,实现可持续发展。
蓄冰空调系统的调试与研究吴中路61#工程冷源采用蓄冰空调系统。
系统使用至今,运行稳定,效果良好,达到了设计指标,满足用户的使用要求。
本文就系统调试时一些关键技术要点及发现的问题进行了分析与研究,希望可以给施工方带来一点小小的帮助。
标签:蓄冰空调系统;系统调试蓄冰系统是利用电机压缩制冷剂,使之成冰,并利用蓄冰的热力性能,将冷量储存起来。
由于电力系统在夜间处于低估期,利用该时段的电力特性,可以达到错峰用电,节省用电费用。
通常,因为夜间的用电量较小,所以电力负荷也比较低,此时适宜启用电动制冷机进行制冷,从而使蓄冷介质迅速结冰。
然后,发挥蓄冷介质的潜热功能。
蓄冷系统的工作原则是在低谷用电时期启动主机来制冰,在高峰用电时通常不启用或者很少启用双工况制冷主机,同时,会尽量减少主机的启动与关闭次数,这样方能确保系统内前一天的冰能全部融化。
因此,系统调试的好坏直接影响到该系统的功能实现及使用效果。
1、工程概况吴中路61#项目1#楼大楼空调系统主要采用蓄冰制冷循环系统,制冷压缩机组采用并联运行方式,压缩机形式是双工况螺杆压缩机,单台制冷量约为550KW,总制冰量约310KW,考虑用电成本及压缩机运行工况,设置制冷时段在电力的低谷期(22:00-6:00).最主要的冷源是蓄冰系统,结合经济学和蓄冰率的角度,将蓄冷时间控制为8个小时,即晚上十点到次日早上六点。
同时,启用并联系统,并设计两台双工况螺栓冷水机组,每一台的制冷量是550kw,平均制冰量是310Kw。
通过压缩机的电动调节阀DF3设置温度调节,设置温度范围在-6~-2.6°C,每天蓄冰装置获得的制冷量大约在5400KWH,用于日常冷量的供热需求。
2、冷冻机放布局冷冻机房(含控制室)面积290平方米。
机房内主要设备如下:该系统所采用的低温冷媒是体积浓度为27%的乙二醇,在供冷期间,冷媒的温度是3.5到8.5摄氏度。
通常要运用一台板式换热器实施换热,然后,给空调提供冷冻水,供水温度是5摄氏度,回水温度是12摄氏度。
基于负荷预测的冰蓄冷空调运行优化控制技术摘要:采用主成分分析法对建筑负荷进行动态预测,指导冰蓄冷空调进行运行策略制定。
采用动态规划和线性规划的计算方法进行优化控制策略制定。
通过实际案例进行对比分析,该方案可实现冰蓄冷运行策略的制定,并实现剩余冰量占总制冰总量的3%以内,达到节省运行费用的目的。
关键词:负荷预测;冰蓄冷;运行优化;动态规划;线性规划1概述智能化控制的理论的概念很早就被提出,但由于实际控制的可靠性和有效性等原因,工程上鲜有应用。
目前,蓄冷空调系统智能化控制实现的难点主要是影响因素多、控制复杂、需要超前控制等等。
要实现智能控制,系统在供冷时还需要兼顾电价时段、剩余冰量、逐时负荷等因素,在制定运行策略时需要提前进行负荷预测。
运行策略的制定以一天24 小时为一个运行周期,需要前一天完成,所以需要对制定日的负荷进行预测。
当前负荷预测的研究甚多,多数建立在模糊逻辑控制和神经网络控制的基础之上,由于该方法可靠性较低,并且在实际工程控制实施中较为复杂,未能得以推广应用。
因此,建立一种简单可靠的基于负荷预测的空调优化控制系统十分必要。
2理论分析建筑负荷预测的目的是提前对第二天的运行策略进行合理的优化预测,并充分发挥低谷电价优势,实现经济效益的更大化。
其中,负荷的预测以历史负荷、天气因素、建筑类别、动态负荷等主成分,采用主成分分析法对建筑第二天负荷进行预测。
在双工况主机、基载主机(如果含)、蓄冰装置的供回水管道埋设高精度温度传感器和流量传感器,逐时记录温度数据和流量数据,控制数据采集的时间步长在1s或以下,实时累计各供冷设备的供冷量,完成一个蓄冷释冷周期时,对对各供冷设备的供冷量按小时划分,并剔除双工况主机制冰时段内的供冷量,对各设备供冷量按小时累计求和即可求出当日的逐时负荷。
建立能效优化数学模型,将历史负荷和次日的气象数据,以及其它负荷影响因素作为输入值,运行策略制定的过程中通过调整输入的制冷主机的额定制冷量和蓄冰装置的实际蓄冰量来抵消逐时负荷预测的误差值,留出余量满足负荷波动引起的供冷需求,最终通过数学模型输出次日逐时负荷。
冰蓄冷空调系统运行优化控制摘要:随着社会的发展与进步,重视冰蓄冷空调系统运行优化控制对于现实生活中具有重要的意义。
本文主要介绍冰蓄冷空调系统运行优化控制的有关内容。
关键词空调;系统;原理;蓄冷;优化;控制;策略;引言近年来,随着我国经济的快速增长,人们的生活水平较之以往有了很大程度的改善,与此同时,人们对生活及工作环境的舒适性也提出了更高的要求。
为了满足人们的需求,各类建筑中均安装了空调系统。
然而,常规的空调系统由于能耗较大,从而增大了建筑的整体能耗,这不符合我国大力提倡的节能减排政策,为了进一步降低空调能耗,蓄能空调系统应运而生。
冰蓄冷空调作为蓄能空调的一种,它凭借自身诸多的优点被广泛用于各类建筑当中,并且都获得了十分良好的效果。
一.冰蓄冷空调系统概述冰蓄冷空调属于蓄能空调的一种,蓄能空调最大的作用是能够缓解峰谷时段的用电压力,借此来确保电网能够安全稳定运行。
冰蓄冷空调系统主要是利用电制冷机在用电低谷时进行制冰,再通过水的潜热特性将这部分制冷量存储在系统当中,当用电高峰期到来时,将预先存储的冷量释放出来,达到制冷的效果。
冰蓄冷空调系统以其前期投资成本低、设备所占用的空间小、低运行费用等优点,现已成为最常用的空调系统。
目前,冰蓄冷空调系统的种类较为繁多,按照系统制冰形态可将之大致分为两大类:一类是动态型,将生成的冰连续或间断地剥离,最常用的是在若干平行板内通以冷媒,在板面上喷水并使其结冰,待冰层达到适当厚度,再加热板面,使冰片剥离;另一类是静态型,在换热器上结冰与融冰;最常用的为浸水盘管的外制、内融冰方式。
二.冰蓄冷空调系统原理及主要特点2.1 冰蓄冷技术,即是在电力负荷很低的夜间用电低谷期,采用制冷机制冷,利用冰蓄冷介质的显热或者潜热特性,用一定方式将冷量存储起来。
在电力负荷较高的白天,也就是用电高峰期,把储存的冷量释放出来,以满足建筑物空调或生产工艺的需要。
2.2 冰蓄冷空调系统具有以下主要特点:(1)降低空调系统的运行费用。
动态冰蓄冷矿井空调系统的应用及优化论文标题:动态冰蓄冷矿井空调系统的应用及优化摘要本文主要介绍了动态冰蓄冷矿井合照技术的应用,并且对其进行了优化。
合照技术是基于利用低温降温矿井空气来冷却低温矿井环境的一种技术,在安装动态冰蓄冷技术的矿井空调系统,可以更有效的减少矿井的热环境,进而改善矿井的温度环境,提高矿工的工作效率与安全。
关键词:冰蓄冷;矿井空调系统;优化正文一、研究背景矿井空调系统是矿井安全瓶颈之一,由于矿井空调系统需要消耗大量的能源来实现降温,因此,安装现有的矿井空调系统难以保证矿井环境良好。
因此,研究人员通过开发动态冰蓄冷技术来改善矿井空调系统的性能,以使矿井空调系统更有效的减少矿井的热环境,进而改善矿井的温度环境,提高矿工的工作效率与安全。
二、合照技术原理动态冰蓄冷技术也称为合照技术,是指将低温矿井环境与低温矿井空气进行合照,以此来减少矿井温度,矿井温度减少可以显著提高矿工的安全性,也可以提高矿工的工作效率,由此可以看出,采取动态冰蓄冷技术是有益的。
三、动态冰蓄冷矿井空调系统的应用现在,动态冰蓄冷矿井空调系统的应用已经得到了广泛的应用,主要应用在以下几个方面。
1. 减少矿井热环境:通过采用动态冰蓄冷技术,可以有效的减少矿井热环境,从而改善矿井温度环境,提高矿工的工作效率和安全性。
2. 降低能源消耗:动态冰蓄冷技术可以减少矿井空调的能源消耗,因此,安装此类空调系统时可以节省能源,减少成本。
3. 提高环保性:由于采用了动态冰蓄冷技术,矿井空调的能源消耗量大大减少,从而可以提高矿井环境的环保性。
四、动态冰蓄冷矿井空调系统的优化在实际应用中,优化动态冰蓄冷矿井空调系统是非常重要的。
一方面,要改善矿井环境,另一方面,也要尽可能减少矿井空调系统能源消耗,减少对矿井环境的污染。
有以下几种方法可以优化动态冰蓄冷矿井空调系统:1. 合理设计空调系统:针对不同的矿井规模、矿井温度等,进行合理的空调系统设计,以确保空调系统以最有效的方式减少矿井热环境。
冰蓄冷空调系统预测方法的回顾【摘要】本文对冰蓄冷空调系统预测方法进行了回顾和探讨。
首先介绍了冰蓄冷空调系统的原理,然后对传统冷空调预测方法进行了比较和分析。
接着讨论了基于数学模型、机器学习和深度学习的预测方法在该领域的应用和优劣势。
结尾部分探讨了冰蓄冷空调系统预测方法的发展趋势和未来研究方向,并对文章进行了总结。
通过本文的阐述,读者将对冰蓄冷空调系统的预测方法有更深入的了解,也能够对未来的研究和应用做出更好的规划和展望。
【关键词】冰蓄冷空调系统、预测方法、原理、传统方法、数学模型、机器学习、深度学习、发展趋势、未来研究方向、总结1. 引言1.1 冰蓄冷空调系统预测方法的回顾冰蓄冷空调系统是一种利用夜间低峰时段制冷储能的节能系统。
预测方法在冰蓄冷空调系统的运行中起着至关重要的作用,可以根据用户需求和现实情况,提前做出相应的调整,以实现能源的高效利用和节约。
对冰蓄冷空调系统预测方法进行回顾,有助于了解目前的研究现状和未来的发展方向。
传统冷空调预测方法主要基于统计学和经验模型,它们在一定程度上能够满足需求,但存在精度不高和难以实时更新的缺点。
基于数学模型的预测方法通过建立数学模型来预测系统的运行情况,能够提高预测的准确性和实时性。
基于机器学习的预测方法利用机器学习算法对系统进行建模和预测,能够更好地挖掘数据之间的关系,并提高预测的精度和性能。
基于深度学习的预测方法则通过构建深度神经网络来实现更加复杂和精准的预测。
未来冰蓄冷空调系统预测方法将会趋向于更加智能化和精准化,结合各种先进技术来实现更高效的能源利用和节约。
未来研究方向包括完善预测模型、提高预测精度、优化系统运行策略等。
冰蓄冷空调系统预测方法的发展将会持续推进,为能源节约和环境保护作出更大的贡献。
2. 正文2.1 冰蓄冷空调系统原理冰蓄冷空调系统是一种利用低峰期电力将水冷却成冰,然后在高峰期将冰融化释放冷量的节能空调系统。
其工作原理主要包括三个过程:冰蓄冷、冰融化和冰水循环。
冰蓄冷空调问题与对策探讨同济大学孟华;上海本家空调系统有限公司张小力摘要:本文分析了冰蓄冷空调在我国发展缓慢的原因,从采用大温差冷水系统、低温送风设计、系统布置、使用国产设备、电力部门激励政策等方面探讨了降低初投资的途径。
介绍了一种系统的冰蓄冷空调产品,指出其特点及优势。
此外,还论述了提供系统产品改进控制水平、寻求简化复杂设计、安装过程,提高冰蓄冷系统质量和方便操作维护的方法。
旨在由此能够迅速广泛地推动冰蓄冷空调在我国的正常发展。
关键词:冰蓄冷空调,初投资,系统产品1 前言我国的电力工业发展很快,96年发电装机容量已达到世界第2位,到97年底全国发电装机容量达2.5亿千瓦,2004年装机容量达4.4亿千瓦,2005年突破5亿千瓦,仅比美国装机容量少3亿千瓦左右。
但是,电力供应高峰不足而低谷过剩的矛盾也随着经济和社会的发展而日益突出。
如1997年每千瓦装机容量所产生的国民经济总产值为28800元,2004年则为27300元。
随着未来几年新建电厂的陆续投产,此现象将更加突出。
全靠新建电厂的方法会造成电厂、输配电设备投资浪费,不能充分利用廉价环保的能源,与建设节约型社会的要求不相符合。
而采用需求侧调控的方法,如空调的冰蓄冷等可以将用电时间移至非高峰期,起到“移峰填谷”的作用。
以上海市为例,历史最高用电负荷为1668.2万千瓦,而同日的最低用电负荷为1050万千瓦,其中空调用电约占45%,同使用常规空调相比,冰蓄冷空调有25%左右的移峰能力,理论上可转移11%的高峰负荷到低谷。
可见大力发展冰蓄冷空调前景广阔。
但是冰蓄冷空调在我国的发展速度并不快,如上海市已建成的蓄冷工程仅十余家,广东省也只有十多家,其发展速度是非常缓慢的,并没有发挥出应有的“移峰填谷”作用。
为何既节能又环保的冰蓄冷空调会受到如此冷遇?据研究,在我国已建的冰蓄冷工程中,存在以下问题:-投资回收周期长,经济性不佳。
-设计选型复杂、设计工作量大、各部件匹配优化难。
基于负荷预测的冰蓄冷空调系统优化运行摘要:本文针对某办公建筑冰蓄冷空调系统,通过BP神经网络对比计算,发现具有1个和2个隐含层的神经网络预测次日逐时负荷最为准确。
在此基础上提出多次预测取平均值的方法。
结果表明该方法的指标评估结果要远远优于指标平均的结果。
然后以预测次日逐时负荷为基础,以系统运行经济最小化为目标,建立目标函数和客观约束的数学模型,通过MATLAB优化工具箱成功计算出了经济最优的冷量分配结果。
与目前常见的主机优先和融冰优先两大控制策略对比分析,经济最优控制策略能够满足供冷需求且最为经济。
关键词:冰蓄冷空调系统BP神经网络预测负荷经济最优控制策略引言:冰蓄冷空调系统通常应用在办公楼,大型商场,宾馆,饭店和医院等负荷变化较大的场合。
它主要有两个优点:1)降低装机容量,从而减少制冷主机和电力增容费用。
2)在实行峰谷电价的城市,因充分使用低谷电,冰蓄冷空调可大大节约运行费用。
由于冰蓄冷空调系统比常规空调多出许多额外的设备,系统结构复杂,对自控的要求也更高。
如果在运行中其策略或控制方法选择不适,会导致移峰填谷的优势没有完全发挥,造成运行节约的经济未达到预期目标,使得该技术的推广受到一定的限制。
本文根据某冰蓄冷空调系统,针对其目前使用的主机优先供冷的运行控制方式加以改进,以神经网络预测建筑冷负荷作为基础,通过优化算法合理分配制冷主机和蓄冰装置逐时供冷量,从而得到经济最优化的运行方式。
一、建筑负荷实测本文先对位于淮安的某办公建筑冰蓄冷空调系统的逐时供冷量和室外温湿度进行测试,测试时间从2016年8月5日至8月18日,共计317个小时。
测试工具为ZUF-100型超声波能量表和RC-4HC型温湿度测量仪,测得的数据如图1和图2所示。
图1实测建筑冷负荷图2实测干球温度和相对湿度二、负荷预测建筑冷负荷是与多种因素相关的非线性系统,而人工神经网络(ArtificialNeuralNetwork,ANN)对于此类系统在模型建立方面具有较好的适应性,同一种结构几乎不需要修改就能在不同建筑中使用。
冰蓄冷空调系统的模拟与优化石磊 王军 刘咸定(西安建筑科技大学环境与市政工程学院,西安 710055)李茁(中国新兴建设开发总公司二公司,北京 100000)摘要根据时刻变化的建筑物冷负荷,进行冰蓄冷系统的运行优化具有非常重要的意义。
该文介绍了冰蓄冷系统的模拟和无显著蓄热的冷冻水系统的优化方法,然后引出冰蓄冷系统的优化模型的建立和求解方法,最后探讨了3种不同复杂程度的冷机模型对优化的影响。
关键词: 冰蓄冷 模拟 优化 电力输入效率 负荷率1 前言在建筑物空调系统中应用冰蓄冷技术,是改善电力供需矛盾最有效措施之一。
冰蓄冷空调系统的设计前提是设计日的负荷分布,系统主要设备的容量都是按设计日确定的。
然而,根据美国制冷协会标准(ARI 880-56)提供的数据,75%~100%的负荷率仅占空调全年总运行时间的10%。
分时电价或实时电价(RTP)的引入,使蓄冷系统中各种设备的运行决策更为复杂。
1993年,ASHRAE 研究项目(RP 766)对美国蓄冷(水蓄冷、优态盐、冰蓄冷)系统的调查显示:冰蓄冷系统约占近2000个蓄冷系统总数的86.7%。
从设计到运行及维护,控制及控制相关问题是蓄冷系统的首要问题。
在对蓄冷系统整体满意程度的调查中,冰蓄冷系统满意率最低,仅有50%的冰蓄冷用户认为达到了预期的设计目的。
因此,正确地运用优化和控制技术至关重要。
通过优化和控制,蓄冷系统可以降低年能量消费、峰值需求、年运行费用和系统对环境的消极影响。
1993年,Fiorino对某个水蓄冷进行了改造,使蓄冷系统不但减少了运行费用,而且节约了用电量[1],冰蓄冷空调也是如此[2]。
本文介绍了国内外文献中空调系统模拟和优化的方法,希望对暖通同行有所帮助。
2 冰蓄冷系统的模拟冰蓄冷系统的模拟,对其优化具有十分重要的借鉴作用。
1989年,Silver等[3]在ASHRAE 资助的静态冰盘管系统的模拟模型开发项目(RP-459)研究中,建立了冰蓄冷系统基于设备(Component-based)的模型,通过这些设备的互连可以构造出多种冰蓄冷系统的配置和控制策略。
冰蓄冷空调系统的模拟与优化摘要:根据时刻变化的建筑物冷负荷,进行冰蓄冷系统的运行优化具有非常重要的意义。
该文介绍了冰蓄冷系统的模拟和无显著蓄热的冷冻水系统的优化方法,然后引出冰蓄冷系统的优化模型的建立和求解方法,最后探讨了3种不同复杂程度的冷机模型对优化的影响。
关键字:冰蓄冷优化模型负荷率1 前言在建筑物空调系统中应用冰蓄冷技术,是改善电力供需矛盾最有效措施之一。
冰蓄冷空调系统的设计前提是设计日的负荷分布,系统主要设备的容量都是按设计日确定的。
然而,根据美国制冷协会标准(ARI 880-56)提供的数据,75%~100%的负荷率仅占空调全年总运行时间的10%。
分时电价或实时电价(RTP)的引入,使蓄冷系统中各种设备的运行决策更为复杂。
1993年,ASHRAE 研究项目(RP 766)对美国蓄冷(水蓄冷、优态盐、冰蓄冷)系统的调查显示:冰蓄冷系统约占近2000个蓄冷系统总数的86.7%。
从设计到运行及维护,控制及控制相关问题是蓄冷系统的首要问题。
在对蓄冷系统整体满意程度的调查中,冰蓄冷系统满意率最低,仅有50%的冰蓄冷用户认为达到了预期的设计目的。
因此,正确地运用优化和控制技术至关重要。
通过优化和控制,蓄冷系统可以降低年能量消费、峰值需求、年运行费用和系统对环境的消极影响。
1993年,Fiorino对某个水蓄冷进行了改造,使蓄冷系统不但减少了运行费用,而且节约了用电量[1],冰蓄冷空调也是如此[2]。
本文介绍了国内外文献中空调系统模拟和优化的方法,希望对暖通同行有所帮助。
2 冰蓄冷系统的模拟冰蓄冷系统的模拟,对其优化具有十分重要的借鉴作用。
1989年,Silver 等[3]在ASHRAE资助的静态冰盘管系统的模拟模型开发项目(RP-459)研究中,建立了冰蓄冷系统基于设备(Component-based)的模型,通过这些设备的互连可以构造出多种冰蓄冷系统的配置和控制策略。
其软件CBS/ICE被集成到DOE-2建筑物能量分析程序中。
1994年Strand等[4]基于系统特点,将冰蓄冷系统分为直接冰蓄冷系统和间接冰蓄冷系统,分别建立了2个系统的模型并将其嵌入BLAST中,用于能量分析计算。
直接冰蓄冷系统是直接在蒸发器上制冰,冷机的蒸发器和蓄冰槽是统一的单元,包括直接蒸发式冰盘管(Ice-on-coil)系统和片冰滑落式(Ice Harvester)。
由于蒸发器上冰的存在直接影响蒸发器的性能,冰蓄冷单元被作为制冷循环的一个设备。
采用基于设备的模型分别模拟冷机中的蒸发器、冷凝器和压缩机。
间接冰蓄冷系统,如二次冷媒冰盘管内融冰系统(Ice-on-coil inside-melt System),盐水在冷机和冰槽间循环,冰在远离蒸发器的地方制取,冷机和冰槽可分别模拟。
间接蓄冰单元可被看作热交换器,其模型遵从换热器的传热公式。
1998年,King等[5]建立了冰蓄冷系统冷站的稳态(包括冷机和冰槽)模型,并将直接冰蓄冷系统和间接冰蓄冷系统统一为一种形式进行求解;潘毅群对7种冰蓄冷(全蓄冷、主机优先/蓄冷优先、冷机上游/冷机下游式等)形式进行了计算机动态模拟;袁代光对直接冰蓄冷空调系统进行了计算机模拟;他们的工作都涉及冰蓄冷系统中冷机、冰槽等设备模型的建立并具有各自的特点,无疑对冰蓄冷系统优化模型的建立具有重要的参考价值。
3 无显著蓄热的冷冻水系统的优化1989年,Braun等[6]提出了无显著蓄热的冷冻水系统优化的一般方法,即基于设备的详细优化模型和基于系统(System-based)的近优化模型。
前者将系统中的每个设备表示为相应的数学模型和约束条件,优化问题被描述为对于全部的离散和连续变量,使设备运行费用之和的总运行费用最小。
整个系统全部方程的求解,按照设备互连的方式进行,其输出变量和运行费用是输入、输出、控制和不可控制变量(Uncontrolled variable)等参数的函数。
其中,对于任何设备i,为输入过程变量矢量(如温度和质量流量);为输出过程变量矢量;为不可控制变量矢量;不可控制变量是可测量不可控制的变量,影响设备的输出或费用,如负荷、环境干湿球温度等;为离散控制变量矢量(如冷机和水泵运行的台数);为连续控制变量矢量(如冷冻水温度和送风温度)。
冷冻水系统的优化还受到相应的等式和不等式约束条件的限制。
为了简化,将冷冻水系统中所有设备(冷机及其辅助设备)的运行费用表示为连续控制变量和/或输出过程变量(Stream variable)的二次函数。
同时,认为每个设备的输出变量是其输入及连续控制变量的线性函数。
根据基于设备模型的优化结果,Braun提出了一种简单基于系统的近优化模型用于实时控制,将采用二次函数表示单个设备能耗的概念推广到整个系统上,即在任何优化控制点附近,系统能耗可以表示为连续控制变量和不可控制变量的二次函数。
4 冰蓄冷系统的优化4.1 优化模型的建立1992年,Braun[7]建立了间接冰蓄冷系统的能耗模型和约束条件,优化控制的目的是在满足用户供冷需求的条件下,使冰蓄冷空调系统每天的运行费用J最小。
数学模型为:式中,为时刻;为时间步长,通常为1h;;为每个时刻结束时的蓄冰状态;为每个时段的充冰或融冰率;为逐时电价;为冰蓄冷系统在各个时刻的耗电量。
优化问题还受到下列约束条件的限制:式中,为蓄冰设备所允许的最大蓄冰状态;为蓄冰设备所允许的最小蓄冰状态;为最大充冰率;为最小充冰率。
假设蓄冰槽中温度均匀,蓄冰状态可用一个参数(最大存冰量百分数)表示为:式中,为每个时段的充冰或融冰率,kW/h;表示充冰,表示融冰;为蓄冰槽总蓄冰容量,kW。
4.2 冷机模型对系统优化的影响在优化时,要确定J方程中各个空调设备的能耗。
由于冷机是空调系统的能耗大户,冷机能耗模型的确定是至关重要的。
在各种文献中介绍了很多冷机能耗模型,如Braun将冷机能耗表示为其所承担的负荷(包括制冰负荷和空调负荷)、环境湿球温度和冷冻水温度的函数。
1999年,Krarti[8]采用3种不同复杂度的离心式冷机模型对冰蓄冷预测优化控制器的控制效果进行了研究和分析,以确定冷机模型的影响程度的大小。
这3种模型都是稳态冷机模型,分别为基本冷机模型、精确的冷机模型和实际的冷机模型。
1)基本冷机模型认为,冷机在制冷和制冰模式下具有恒定的EIR chw和EIR ice,。
EIR(Electric Input Ratio)为单位冷负荷的耗电量。
在制冰模式的EIR越高,表明能耗越大。
图1 EIR与PLR的函数关系2)精确的冷机模型考虑了环境干、湿球温度对冷机性能的影响,应用DOE-2性能曲线,认为电力输入效率EIR是部分负荷率PLR的二次函数(见图1)。
对此,Henze等在1997年给出了模型的详细描述。
3)模块化的实际冷机模型中,各种设备,如空气处理单元、冰蓄冷系统、冷机、冷却塔、风机和水泵等的能耗关联式都基于建筑物模拟程序BLAST。
模块化允许用户在3种冰蓄冷系统(冰盘管内融冰、冰盘管外融冰和动态片冰滑落式)和3种压缩机(离心式、往复式、螺杆式)之间切换。
实际冷机模型根据一系列外部参数和冷机参数确定设备的能耗。
外部参数包括冷负荷、环境干球温度、充冰状态等。
冷机参数根据运行模式的不同包括离开蒸发器的冷冻水供水温度、进入空气处理单元的冷冻水供水温度、送风温度。
结果显示,冷机模型的复杂程度对预测优化控制器的性能影响不显著。
4.3 优化模型的求解与优化设计1997年,王勇[9]建立了冰蓄冷优化模型和相应的约束条件,在4~7月份的平均气象条件下进行优化控制分析。
1998年,刘业凤在标准年空调运行期 5~9月份逐时负荷的基础上,对部分冰蓄冷空调系统及不同控制方式进行初投资和运行费用的综合经济比较分析。
他们在优化中都假定冷机能耗百分数是部分负荷率的线性函数,并采用线性规划单纯形法求解,得到各时刻冷冻机和蓄冰槽分别负担的冷负荷。
余光宝等假设冷机整台投入,并引入冷机的总体性能系数的概念建立优化模型,采用分支定界法求解该线性混合整数规划问题。
然而,这些优化模型比较简单,没有和实际的控制结合起来。
冰蓄冷系统的优化应在详细优化模拟的基础上建立适合于实时控制的简单优化控制原则或方法。
国外文献大都采用1957年Bellman提出的动态规划模型,来求解上述优化问题[7,10]。
蓄冷系统的优化控制和优化设计是相互耦合的。
为了使周期内的运行费用最小,1995年Kintner-Meyer等[11]建立了年优化控制模型,模型同样采用动态规划法求解。
由于年模型的计算需要大量的时间,作者提出了优化问题的简化方法——日模型。
在对比了各种冷机和蓄冰槽组合方式的优化效果后,得到了最优组合模式和优化设计可行性边界的曲线。
5 结语冰蓄冷系统的运行中,优化具有非常重要的作用。
本文介绍了冰蓄冷系统的模拟和无显著蓄热的冷冻水系统的优化方法,它们对于冰蓄冷系统的优化模型的建立具有重要的借鉴作用。
另外,还探讨了3种不同复杂程度的冷机模型对优化效果的影响、优化模型的求解方法及优化设计。
6 参考文献1 Donald F. Energy conservation with chilled-water storage. ASHRAE Journal, 1993, (5): 22~32.2 Simmonds P. A control strategy for chilled water production. ASHRAE Journal, 1994,(1):30~36.3 Silver S C. CBS/ICE:A computer program for simulation of ice storage systems. ASHRAE Transactions, 1989,95(1 ) :1206~1213.4 Strand R K. Development of direct and indirect ice-storage models for energy analysis calculations. ASHRAETransactions,1994,100(1):1230~1244.5 King D J, Potter R A. Description of a steady-state cooling plant model developed for use in evaluating optimal control of ice thermal energy storage systems. ASHRAE Transactions, 4097:42~53.6 Braun J E, Klein S A, Mitcell J W. Methodologies for optimal control of chilled water system without storage. ASHRAETransaction,1989,95(2):652-662.7 Braun J E. A comparison of chiller priority, storage priority and optimal control of an ice storage system. ASHRAE Transactions, 1992, 98(1 ) :893~902 .8 Krarti Moncef. Planning horizon for a predictive optimal controller for thermal storage systems. ASHRAE Transactions, 1999,105(2 ):543~552.9 王勇,赵庆珠. 冰蓄冷系统的优化控制分析. 暖通空调,1996,26(3):3~6.10 Simmonds P. A comparison of energy consumption for storage priority and chiller priority for ice-based thermal storage systems. ASHRAE Transactions,1994,100(1):1746~1753.11 Kintner-Meyer M, Emery A F. Cost optimal analysis and load shifting potentials of cold storage equipment. ASHRAETransactions ,1995,101(2):539~548.。